Nghiên cứu xử lý đất ô nhiễm thuốc bảo vệ thực vật khó phân hủy (POPs) bằng phương pháp chiết nước với phụ gia QH4

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp được lựa chọn nhằm đại diện cho ba miền của Việt Nam. Các mẫu được lấy xung quanh các khu vực có hoạt động công nghiệp và đô thị. Các mẫu đất được lấy, bảo quản, vận chuyển và xử lý sơ bộ trong phòng thí nghiệm theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) gồm TCVN 5297 – 1995 (chất lượng đất - cách lấy mẫu - các yêu cầu chung), TCVN 6857 - 2001 (chất lượng đất - phương pháp đơn giản để mô tả đất) và tiêu chuẩn của Hiệp hội tiêu chuẩn quốc tế (ISO 10381-5:2005: chất lượng đất – lấy mẫu – hướng dẫn trình tự khảo sát sự ô nhiễm đất ở các khu đất đô thị và công nghiệp). Độ sâu lấy mẫu là đến 5 cm đất bề mặt. Các mẫu đất sau khi xử lý sơ bộ được bảo quản ở 40C, sau đó được vận chuyển và phân tích tại phòng thí nghiệm của trường đại học Ehime, Nhật Bản từ năm 1992 đến 2001; tại khoa Hoá, trường đại học Khoa học ứng dụng Basel, Thuỵ Sỹ từ năm 2005 đến 2006. Kết quả phân tích 102 mẫu đất đô thị tại các khu vực nghiên cứu, trong giai đoạn từ năm 1992 đến năm 2006 được trình bày trong bảng 1.3. Bảng 1.3. Nồng độ PCB tổng (ng/g) tại một số vùng của Việt Nam Địa 1992 1995 1998 2001 2005 2006 điểm (17 mẫu) (10 mẫu) (10 mẫu) (10 mẫu) (10 mẫu) (45 mẫu) Bắc 1,60 - 2,57 - 3,72 – 4,05 – Ninh 22,65 22,86 29,78 32,87 DDT, vì vậy DDE thường có nồng độ cao hơn DDT và DDD trong môi trường. Cả ba loại hợp chất này có nhiều đồng phân nhưng quan trọng hơn cả là các đồng phân p,p’ Bảng 3.2: Một số chất POP chuyển hóa từ DDT STT Công thức cấu tạo và tên gọi IUPAC C Cl CCl2 Cl o,p''-DDE 1 Tên khác T1/2 (*) Ngày 2,4’-DDE o,p’-DDE 1,1-diclo-2-(o-clophenyl)-2-(p-clophenyl)etylen H C Cl HCCl2 Cl o,p''-DDD 2 2,4’-DDD o,p’-DDD 1,1-diclo-2-(o-clophenyl)-2-(p-clophenyl)etan H C Cl CCl3 Cl o,p''-DDT 3 2,4’-DDT o,p’-DDT 1,1,1-triclo-2-(o-clophenyl)-2-(p-clophenyl)etan (*) T1/2: chu kỳ bán hủy trong đất 3.2. Chiết rửa bằng dung môi nước với phụ gia QH4-20-50% Lượng POP được rửa từ đất phụ thuộc vào nhiều yếu tố - Chủng loại chất thêm (adđitive) - Tỉ lệ chất thêm/dung môi (nước tinh khiết) SVTH: Nguyễn Thanh Ngân 32 K35A - Khoa Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội 2 - Khóa luận tốt nghiệp Điều kiện chiết Hình 3.1 giới thiệu giản đồ sắc kí phân tích POP. Hình 3.1a. Hình 3.1b. SVTH: Nguyễn Thanh Ngân 33 K35A - Khoa Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Hình 3.1c. Hình 3.1. Giản đồ sắc kí mẫu dịch chiết sau khi rửa đất (a – c) Các pic tại các vị trí t > 8 cho thấy TBVTV chủ yếu là DDT với các biến thể DDE, DDD và op-DDT. Số liệu thực nghiệm đọc được từ phân tích sắc kí được tập hợp trong bảng 3.2. Bảng 3.3: Số liệu thực nghiệm chất thêm QH4 %V Lần DDE DDD opDDT DDTtong Total 1 581.31 8158.3817 8739.6917 17479.3834 -- 2 1297.8313 18194.70119 19025.07603 38517.60852 -- 3 2895.6738 40575.69366 42427.42955 85898.79701 141895.7889 1 896.4043 12489.324 13378.7283 26764.4566 -- 2 1862.89876 26025.4227 27212.85873 55101.18019 -- 3 3192.24118 44640.26302 46677.17251 94509.67671 176375.3135 1 1096.61325 15239.97528 16325.04853 32661.63705 -- 2 2275.73649 31754.0157 33202.68765 67232.43983 -- 3 2506.31014 34932.41727 36525.95641 73964.68381 173858.7607 chiết 20 25 30 SVTH: Nguyễn Thanh Ngân 34 K35A - Khoa Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội 2 40 50 Khóa luận tốt nghiệp 1 1340.86816 18595.76984 19919.5592 39856.19721 -- 2 2733.88378 34932.41727 33205.68765 70871.9887 -- 3 2559.43634 35634.06561 37259.47554 75452.97749 186181.1634 1 1370.68552 18970.68524 20320.95039 40662.32115 -- 2 2791.56146 35634.06561 33872.8014 72298.42847 -- 3 2613.62506 36349.74693 38007.66505 76971.03704 189931.7867 3.2.1. Số lần chiết và tỉ lệ phụ gia QH4 3.2.1.1. Lần chiết 1 (100 ml dung môi đầu tiên) Số liệu thực nghiệm lần 1 được ghi trong bảng 3.4. Hình 3.2 giới thiệu sự phụ thuộc hàm lượng POP thu được vào thành phần chất thêm hoạt động bề mặt. Bảng 3.4: Kết quả chiết lần 1 với tỉ lệ chất thêm QH4 khác nhau %V DDE DDD opDDT DDTtongL1 20 581.31 8158.3817 8739.6917 17479.3834 25 896.4043 12489.324 13378.7283 26764.4566 30 1096.61325 15239.97528 16325.04853 32661.63705 40 1340.86816 18595.76984 19919.5592 50 1370.68552 18970.68524 20320.95039 40662.32115 39856.19721 m, mg/l 40 DDE DDD opDDT DDTtongL1 30 20 10 0 20 25 30 35 40 Cadd, %V 45 50 Hình 3.2: Sự phụ thuộc hàm lượng POP chiết được vào nồng độ chất thêm SVTH: Nguyễn Thanh Ngân 35 K35A - Khoa Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp và lần chiết 1 (100 ml dung môi đầu tiên) Ta thấy, hàm lượng DDE rất ít, hàm lượng DDT và DDD bị tách ra khá nhiều và tăng theo nồng độ chất thêm vào. Trong chiết lần 1 thì hàm lượng các chất tăng lên rất từ từ. Ở nồng độ chất thêm từ 40-50% tăng lên rất ít, nhưng hàm lượng tổng DDT tổng tăng lên khá mạnh. 3.2.1.2. Lần chiết 2 Bảng 3.5: Kết quả chiết lần 2 với tỉ lệ chất thêm QH4 khác nhau %V DDE DDD 20 1297.8313 18194.70119 19025.07603 38517.60852 25 1297.8313 18194.70119 19025.07603 38517.60852 30 2275.73649 31754.0157 40 2733.88378 34932.41727 33205.68765 70871.9887 50 2791.56146 35634.06561 33872.8014 DDTtongL2 33202.68765 67232.43983 72298.42847 DDE DDD opDDT DDTtongL2 m, mg/l 70 60 50 40 30 20 10 0 opDDT 20 25 30 35 40 Cadd, %V 45 50 Hình 3.3: Sự phụ thuộc hàm lượng POP chiết được vào nồng độ chất thêm ở lần chiết 2 (100 ml dung môi thứ hai) Ở lần chiết 2 này, hàm lượng các chất POP vẫn có tốc độ tách ra không khác nhiều so với lần chiết 1. Hàm lượng chất DDE vẫn rất ít còn hàm lượng DDD và opDDT vẫn tăng ở mức tương đương nhau và cao hơn rất nhiều so với DDE chiết ra được. 3.2.1.3. Lần chiết 3 SVTH: Nguyễn Thanh Ngân 36 K35A - Khoa Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Bảng 3.6: Kết quả chiết lần 3 với tỉ lệ chất thêm QH4 khác nhau %V DDE DDD opDDT DDTtongL3 20 2895.6738 40575.69366 42427.42955 85898.79701 25 3192.24118 44640.26302 46677.17251 94509.67671 30 2506.31014 34932.41727 36525.95641 73964.68381 40 2559.43634 35634.06561 37259.47554 75452.97749 50 2613.62506 36349.74693 38007.66505 76971.03704 m, mg/l 80 DDE DDD opDDT DDTtongL3 60 40 20 0 20 25 30 35 40 Cadd, %V 45 50 Hình 3.4: Sự phụ thuộc hàm lượng POP chiết được vào nồng độ chất thêm và lần chiết 3 (100 ml dung môi thứ 3) Ở lần chiết 3, chúng ta thấy tốc độ tách chiết ra tăng lên khi nồng độ chất thêm tăng từ 20-25%, có một điều đặc biệt khi thêm nồng độ chất thêm từ 25-30% thì hàm lượng các chất POP đều giảm xuống rất mạnh và sau đó tăng không đáng kể từ 30-50%. Từ 3 lần chiết này ta thấy, có thể hàm lượng các chất POP đã giảm xuống rõ rệt trong lần chiết thứ 3 và tăng không đáng kể khi nồng độ chất thêm tăng từ 3050% thể tích. 3.2.2. Các hợp phần chiết được và ảnh hưởng của điều kiện rửa 3.2.2.1. Hợp phần DDE Bảng 3.7: Kết quả hợp phần DDE trong cả quá trình chiết ở các điều kiện khác nhau 20%V Lần 1 581.31 25%V 896.4043 SVTH: Nguyễn Thanh Ngân 30%V 40%V 1096.61325 1340.86816 37 50%V 1370.68552 K35A - Khoa Hóa học